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扭力轴是履带式装甲车辆悬挂装置的重要弹性元件,用来减轻起伏路面对车辆的冲击。在交变应力的作用下,疲劳破坏是其主要失效形式。载荷谱是装甲车辆设计的基础,强度分析和疲劳寿命估计的依据。获得载荷谱数据并研究扭力轴的疲劳寿命,对于提高装甲车辆的整体作战性能具有重大意义,同时也具有显著的军事和经济效益。本文应用相关的理论和方法,在实测载荷谱的基础上对某型履带式装甲车辆的扭力轴进行了疲劳寿命研究。
对扭力轴的材料特性、结构特点和布置方式进行了全面探讨,分析了扭力轴在扭转状态下的剪切受力情况,介绍了扭力轴的特殊加工工艺,并对其破坏方式进行了探讨。
结合履带式装甲车辆的特点,制订了切实可行的扭力轴载荷谱测试方案和数据处理方法,获得了两种典型路面的载荷谱。
在实测载荷谱的基础上,采用Miner线性疲劳累积损伤理论,结合材料的S-N曲线,估算了扭力轴在不同存活率下的疲劳寿命。
运用有限元法,对扭力轴进行了静力结构分析和疲劳分析研究,得到了扭力轴的变形和应力分布情况,确定了轴颈处是扭力轴容易发生疲劳破坏的危险部位,最后通过疲劳分析计算得到了扭力轴的疲劳寿命。